[发明专利]一种水田犁底层信息连续感知装置和方法

说明书

本发明涉及一种水田犁底层信息连续感知装置，包括一个姿态传感器、两套触杆传感装置、数据采集装置，姿态传感器安装于拖拉机车身，两套触杆传感装置分别安装在拖拉机左右前轮主销；触杆传感装置包括支撑架、平行四边形机构、力传感器、角位移传感器、触杆、恒压机构，支撑架与主销相对固定，触杆、恒压机构、力传感器均通过平行四边形机构相对于支撑架升降，角位移传感器安装在平行四边形机构上。还涉及一种水田犁底层信息连续感知方法。本发明可同时连续感知水田拖拉机行驶路径上犁底层深度信息及犁底深度土壤阻力，丰富了水田地形、土壤承载能力的测量手段，属于土壤信息感知技术领域。

技术领域

本发明涉及土壤信息感知技术领域，具体涉及一种水田犁底层信息连续感知装置和方法。

背景技术

开展水田土壤信息感知与检测对水田作物耕种、农业机械装备设计都具有指导意义。传统方法主要采用土壤硬度计测量不同深度土层硬度或通过遥测设备对田面地表进行三维重构，另有轻量便携式设备，可以现场采样分析土壤含水含养等信息。随着农机装备向自动化、智能化方向发展，拖拉机的自动导航作业对农田环境信息感知提出更高要求。

目前，有关农田土壤信息获取的研究成果已有数例，如：CN102788566B公开了一种土壤表面粗糙度测量板及测量方法，利用机器视觉与图像处理技术，通过求取排列在土壤表面的探针长度得到土壤表面粗糙度；CN102607499A公开的一种车载农田三维地形测量装置，可用于旱地和水田地表地形的测量；CN203100958U公开了一种圆盘型土壤阻力连续快速测量装置，可以连续测定确定深度的土壤阻力；CN103918365B公开了一种可连续测量土壤机械阻力的深松铲，可在线监测深松铲耕地阻力，若铲刀碰到异物阻力超过设定阈值时，液压缸收缩使铲刀避让。

但现有的土壤测试设备与方法还存在以下技术问题：

(1)水田结构境况复杂，硬底层上覆盖有耕作层与水层，水面具有反射、透明、吸光性，导致传统的地面或空间遥测设备无法直接应用于水田土壤分析；

(2)传统的接触式地形测量装置以离散点式测量为主，无法满足大田土壤数据快速连续测量的需要；

(3)传统的农田地形测绘设备仅关注土壤地表信息，无法获知水田拖拉机行走驾驶层或犁底层状况；

(4)传统土壤信息测定装置或测量土壤阻力或测绘地表地形，测量对象信息获取单一。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种水田犁底层信息连续感知装置和方法，可随拖拉机行进对犁底层信息进行连续感知。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水田犁底层信息连续感知装置，包括一个姿态传感器、两套触杆传感装置、数据采集装置，姿态传感器安装于拖拉机车身，两套触杆传感装置分别安装在拖拉机左右前轮主销；触杆传感装置包括支撑架、平行四边形机构、力传感器、角位移传感器、触杆、恒压机构，支撑架与主销相对固定，触杆、给触杆提供恒定入泥压力的恒压机构、通过触杆测量前进阻力的力传感器均通过平行四边形机构相对于支撑架升降，通过平行四边形机构的转角得出触杆升降高度的角位移传感器安装在平行四边形机构上；姿态传感器、力传感器、角位移传感器均与数据采集装置相接。水田犁底层信息包括犁底层深度及犁底深度土壤阻力。

作为一种优选，平行四边形机构包括前耳板、后耳板、两根连杆、四根转轴；两根相互平行的连杆一高一低设置，每根连杆的每端均与一根转轴固定连接，位于前方的两根转轴与前耳板转动式连接，且前方两根转轴位于同一竖直平面内，位于后方的两根转轴与后耳板转动式连接，且后方两根转轴位于同一竖直平面内；前耳板搭载触杆、恒压机构、力传感器；后耳板与支撑架相接。采用该结构后，保证支撑架与拖拉机前轮同步转向，触杆测量路径与拖拉机轮行走轨迹始终一致。

作为一种优选，连杆的端部设有方孔，转轴为方轴，方轴插入方孔中。